Μέθοδοι Υπολογισμού SOC

Τι είναι το SOC;

Η κατάσταση φόρτισης μιας μπαταρίας (SOC) είναι ο λόγος της τρέχουσας διαθέσιμης φόρτισης προς τη συνολική χωρητικότητα φόρτισης, συνήθως εκφρασμένη ως ποσοστό. Ο ακριβής υπολογισμός του SOC είναι κρίσιμος σε αΣύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS)καθώς βοηθά στον προσδιορισμό της υπολειπόμενης ενέργειας, στη διαχείριση της χρήσης της μπαταρίας καιέλεγχος των διαδικασιών φόρτισης και εκφόρτισης, επεκτείνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Οι δύο κύριες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του SOC είναι η μέθοδος ολοκλήρωσης ρεύματος και η μέθοδος τάσης ανοιχτού κυκλώματος. Και τα δύο έχουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους και το καθένα εισάγει ορισμένα σφάλματα. Επομένως, σε πρακτικές εφαρμογές, αυτές οι μέθοδοι συχνά συνδυάζονται για να βελτιώσουν την ακρίβεια.

 

1. Τρέχουσα μέθοδος ολοκλήρωσης

Η μέθοδος ολοκλήρωσης ρεύματος υπολογίζει το SOC ενσωματώνοντας τα ρεύματα φόρτισης και εκφόρτισης. Το πλεονέκτημά του έγκειται στην απλότητά του, ότι δεν απαιτεί βαθμονόμηση. Τα βήματα είναι τα εξής:

1. Καταγράψτε το SOC στην αρχή της φόρτισης ή της εκφόρτισης.
2. Μετρήστε το ρεύμα κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση.
3. Ενσωματώστε το ρεύμα για να βρείτε την αλλαγή που είναι υπεύθυνος.
4. Υπολογίστε το τρέχον SOC χρησιμοποιώντας το αρχικό SOC και την αλλαγή χρέωσης.

Ο τύπος είναι:

SOC=αρχικό SOC+Q∫(I⋅dt)​

όπουI είναι το ρεύμα, Q είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας και dt είναι το χρονικό διάστημα.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι λόγω εσωτερικής αντίστασης και άλλων παραγόντων, η τρέχουσα μέθοδος ολοκλήρωσης έχει κάποιο βαθμό σφάλματος. Επιπλέον, απαιτεί μεγαλύτερες περιόδους φόρτισης και εκφόρτισης για να επιτευχθούν πιο ακριβή αποτελέσματα.

 

2. Μέθοδος τάσης ανοιχτού κυκλώματος

Η μέθοδος τάσης ανοιχτού κυκλώματος (OCV) υπολογίζει το SOC μετρώντας την τάση της μπαταρίας όταν δεν υπάρχει φορτίο. Η απλότητά του είναι το κύριο πλεονέκτημά του καθώς δεν απαιτεί τρέχουσα μέτρηση. Τα βήματα είναι:

1. Δημιουργήστε τη σχέση μεταξύ SOC και OCV με βάση το μοντέλο της μπαταρίας και τα δεδομένα κατασκευαστή.
2. Μετρήστε το OCV της μπαταρίας.
3. Υπολογίστε το SOC χρησιμοποιώντας τη σχέση SOC-OCV.

Σημειώστε ότι η καμπύλη SOC-OCV αλλάζει με τη χρήση και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, απαιτώντας περιοδική βαθμονόμηση για τη διατήρηση της ακρίβειας. Η εσωτερική αντίσταση επηρεάζει επίσης αυτή τη μέθοδο και τα σφάλματα είναι πιο σημαντικά σε καταστάσεις υψηλής εκφόρτισης.

 

3. Συνδυασμός Τρέχουσας Ολοκλήρωσης και Μεθόδων OCV

Για να βελτιωθεί η ακρίβεια, οι τρέχουσες μέθοδοι ολοκλήρωσης και OCV συχνά συνδυάζονται. Τα βήματα για αυτή την προσέγγιση είναι:

1. Χρησιμοποιήστε την τρέχουσα μέθοδο ολοκλήρωσης για να παρακολουθείτε τη φόρτιση και την εκφόρτιση, λαμβάνοντας SOC1.
2. Μετρήστε το OCV και χρησιμοποιήστε τη σχέση SOC-OCV για να υπολογίσετε το SOC2.
3. Συνδυάστε το SOC1 και το SOC2 για να πάρετε το τελικό SOC.

Ο τύπος είναι:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

όπουΤα k1 και k2 είναι συντελεστές βάρους που αθροίζονται σε 1. Η επιλογή των συντελεστών εξαρτάται από τη χρήση της μπαταρίας, τον χρόνο δοκιμής και την ακρίβεια. Συνήθως, το k1 είναι μεγαλύτερο για μεγαλύτερες δοκιμές φόρτισης/εκφόρτισης και το k2 είναι μεγαλύτερο για πιο ακριβείς μετρήσεις OCV.

Απαιτούνται βαθμονόμηση και διόρθωση για να διασφαλιστεί η ακρίβεια κατά το συνδυασμό μεθόδων, καθώς η εσωτερική αντίσταση και η θερμοκρασία επηρεάζουν επίσης τα αποτελέσματα.

 

Σύναψη

Η τρέχουσα μέθοδος ολοκλήρωσης και η μέθοδος OCV είναι οι κύριες τεχνικές για τον υπολογισμό του SOC, καθεμία με τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ο συνδυασμός και των δύο μεθόδων μπορεί να βελτιώσει την ακρίβεια και την αξιοπιστία. Ωστόσο, η βαθμονόμηση και η διόρθωση είναι απαραίτητες για τον ακριβή προσδιορισμό του SOC.